JPH07120215B2 - Robot control method - Google Patents
Robot control methodInfo
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- JPH07120215B2 JPH07120215B2 JP62299504A JP29950487A JPH07120215B2 JP H07120215 B2 JPH07120215 B2 JP H07120215B2 JP 62299504 A JP62299504 A JP 62299504A JP 29950487 A JP29950487 A JP 29950487A JP H07120215 B2 JPH07120215 B2 JP H07120215B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高速回転時にトルク減小特性を示すモータの
回転にり関節を駆動するようにしたロボットの制御方法
に係り、特に制御の総合特性の向上対策に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a robot control method for driving a rotation joint of a motor exhibiting a torque reduction characteristic at high speed rotation, and more particularly to a comprehensive control method. Regarding measures to improve characteristics.
（従来の技術） 従来より、ロボットのアーム手先の運動を制御する方法
として、第９図に示すように、出発地点から所定時間の
間は速度ｖをリニアに増加つまり加速度を一定の値に保
持する加速部（ａ）と、一定速度に達するとその速度を
維持する定速部（ｂ）と、目標地点に近づくと速度をリ
ニアに減小つまり加速度を負の一定の値に保持する減速
部（ｃ）とからなる台形状の速度計画線図で表わされる
速度計画を立案し、該速度計画に基づいてロボットのア
ーム手先の運動を制御する方法は一般的に知られてい
る。(Prior Art) Conventionally, as a method for controlling the movement of the arm end of a robot, as shown in FIG. 9, the velocity v is linearly increased, that is, the acceleration is maintained at a constant value, for a predetermined time from the starting point. An acceleration unit (a), a constant velocity unit (b) that maintains the velocity when reaching a constant velocity, and a deceleration unit that linearly reduces the velocity when approaching a target point, that is, holds the acceleration at a constant negative value. A method is generally known in which a velocity plan represented by a trapezoidal velocity plan diagram including (c) is drafted, and the motion of the arm end of the robot is controlled based on the velocity plan.
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の方法では、モータの種類によ
って、以下のような問題が生ずる。(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-described conventional method has the following problems depending on the type of motor.
例えば、第１図に示すようなトルクＴ−モータ角速度
特性を有するリアクタンス可変形のいわゆるVR型ステッ
ピングモータの場合、高速回転ではトルクが減小する特
性を有し、回転速度がＳからＲ（Ｒ＞Ｓ）に上
昇すると、モータのトルクはTSからTR（TR＜TS）に減小
する。したがって、上記のような台形状の速度計画線図
を利用すると、高速運転時のトルクが不足して減速過程
で振動を生ずる虞れがある。その一方、高速運転時のト
ルクを十分大きくもたせるべき容量を大きく設定する
と、低速運転時には十分にその容量を利用できず、無駄
が生じると共に関節等の重量が大きくなる。さらに、そ
のような事態で回避しようとすると、加速度を十分大き
く設定できず目標値に到達するまでの時間が長くなると
いう問題がある。For example, in the case of a reactance variable type so-called VR type stepping motor having a torque T-motor angular velocity characteristic as shown in FIG. 1, the torque is reduced at high speed rotation, and the rotation speed varies from S to R ( R > S ), the motor torque decreases from T S to T R (T R <T S ). Therefore, when the trapezoidal speed planning diagram as described above is used, the torque during high-speed operation may be insufficient and vibration may occur during the deceleration process. On the other hand, if the capacity that should give a sufficiently large torque during high-speed operation is set to a large value, the capacity cannot be fully utilized during low-speed operation, resulting in waste and increased weight of joints and the like. Furthermore, if it is attempted to avoid such a situation, there is a problem that the acceleration cannot be set sufficiently high and the time required to reach the target value becomes long.
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、トルクの減小に見合った速度計画の変更を行うこ
とにより、モータの容量を十分活用してロボット動作の
高速化を図ることにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to speed up robot operation by sufficiently utilizing the capacity of a motor by changing a speed plan corresponding to a decrease in torque. Especially.
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、回転数が
高くなるほどトルクが減小する特性を有する関節駆動用
モータの加減速を制御して、少なくとも停止状態から所
定速度に達するまでの加速部及び所定速度から停止する
までの減速部を有するようロボットの動作を制御するロ
ボット制御方法として、上記加速部及び減速部では、上
記モータのトルク特性を所定の関数関係式で近似し、こ
の関数関係式に沿って上記モータの加減速パターンを導
き出してロボットの速度計画を立案し、該速度計画に基
づきモータの回転速度を調節して、アーム手先の運動を
制御する方法である。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the solving means of the present invention controls acceleration / deceleration of a joint drive motor having a characteristic that the torque decreases as the rotation speed increases, and at least stops. As a robot control method for controlling the operation of the robot so as to have an accelerating part until reaching a predetermined speed from a state and a decelerating part until stopping from a predetermined speed, in the accelerating part and the decelerating part, the torque characteristic of the motor is set to a predetermined value. It is approximated by a functional relational expression, and the acceleration / deceleration pattern of the motor is derived along this functional relational expression to formulate a speed plan of the robot, and the rotation speed of the motor is adjusted based on the speed plan to control the motion of the arm tip. It is a control method.
（作用） 以上の方法により、本発明では、ロボットアーム手先の
移動経路に対応して速度計画が立案され、該速度計画に
基づいてモータ（18）の回転が調節されてロボットの運
動が制御される。(Operation) According to the present invention, by the above method, a speed plan is prepared corresponding to the movement path of the robot arm hand, and the rotation of the motor (18) is adjusted based on the speed plan to control the motion of the robot. It
その場合、速度計画の加減速特性がモータ（18）の高速
回転時におけるトルク減小特性に応じた所定の関数で近
似されているので、低速側では加速値を大きく高速側で
は加速値を小さくしてモータ（18）のトルク特性に対応
して設定されることになり、振動等の不安定状態の発生
を防止しながら、加減速に要する時間が短縮される。さ
らに、モータ（18）のトルク特性の有効利用によりモー
タ容量に小形化することができるに加えて、移動距離の
長短に拘らず一定のパターンで簡易に制御を行うことが
でき、ロボットの総合性能を向上させることができる。In that case, the acceleration / deceleration characteristics of the speed plan are approximated by a predetermined function according to the torque reduction characteristics of the motor (18) at high speed rotation, so the acceleration value is large on the low speed side and small on the high speed side. Then, the torque characteristic of the motor (18) is set, and the time required for acceleration / deceleration is shortened while preventing the occurrence of an unstable state such as vibration. Furthermore, the effective use of the torque characteristics of the motor (18) makes it possible to downsize the motor capacity, and it is possible to easily perform control in a fixed pattern regardless of the length of the movement distance, thus improving the overall performance of the robot. Can be improved.
（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面に基づき説明す
る。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described based on drawing.
第４図は六関節マニピュレータの制御系に本発明を適用
した場合のブロック線図を示す。尚、各関節の信号伝達
系は互いに同一であるので、根元と手先の関節のみにつ
いて図示し、中間の関節については図示を省略してあ
る。同図において、（PL）は目標地点の設定信号に応じ
て、ロボットのアーム手先の最適な速度計画を作成し、
該速度計画に基づく目的の手先軌跡信号を出力するプラ
ンナ、（１）は該プランナ（PL）の目的の手先軌跡信号
に基づいて各関節の目標関節角度信号θr1,θr6を逐次
内挿演算して出力する目標関節角度計算器、（２）は該
目標関節角度計算器（１）の目標関節角度信号θr1,θr
6を伝達関数１＋s/Kp（ｓは制御理論におけるラプラス
演算子）で遅れを補償する遅れ補償回路、（３）は上記
遅れ補償回路（２）からの目標関節角度信号θ′r1,θr
6と実関節角度θ1,θ６との代数差を演算する第１加え
合せ点、（４）は該第１加え合せ点（３）の演算結果
θ′・r1−θ1,θ′・r6−θ６に関節角度ループゲイン
Kpを乗じる関節角度ループゲイン器、（５）は該関節角
度ループゲイン器（４）の乗算結果Kp（θ′・r1−
θ１）,Kp（θ′r6−θ６）と関節角速度1,６との
代数差を演算する第２加え合せ点、（10）は該第２加え
合せ点（５）の演算結果（以下切換え関数と記す）S1＝
Kp（θ′・r1−θ１）−1,S6＝Kp（θ′・r6−θ６）
−６に応じて出力Ｕが変化するショートステップリレ
ーであって、該ショートステップリレー（10）はその枠
内に図示されるように、正側リニア部と、負側リニア
部、上記両リニア部間で出力が非連続的に変化するステ
ップ部と、出力が一と飽和正値となる定常正値領域と、
出力が一定の飽和負値となる定常負値領域とからなる信
号を、その出力平均値まわりに移動させた出力U1,U6を
生成するものである。また、（11）はモーター電流の位
相遅れを補償する補償回路、（12）は制御信号U1,U6と
上記補償回路（11）の出力信号Uc1,Uc6の代数和を演算
して、最終的に後述のサーボモータ（18）を駆動するた
めの目標電流値I1,I6を算出する第３加え合せ点であ
る。FIG. 4 shows a block diagram when the present invention is applied to a control system of a six-joint manipulator. Since the signal transmission systems of the joints are the same, only the joints of the root and the hand are shown, and the joints in the middle are not shown. In the figure, (PL) creates an optimal speed plan for the robot arm hand according to the setting signal of the target point,
A planner that outputs a target hand trajectory signal based on the velocity plan, (1) sequentially interpolates target joint angle signals θr 1 and θr 6 of each joint based on the target hand trajectory signal of the planner (PL) And output the target joint angle calculator, (2) is the target joint angle signals θr 1 and θr of the target joint angle calculator (1).
6 is a delay compensation circuit for compensating for the delay by the transfer function 1 + s / Kp (s is a Laplace operator in control theory), and (3) is the target joint angle signal θ′r 1 , θr from the delay compensation circuit (2).
6 is the first addition point for calculating the algebraic difference between the actual joint angles θ 1 and θ 6, and (4) is the calculation result θ ′ · r 1 −θ 1 , θ ′ of the first addition point (3).・ Joint angle loop gain at r 6 −θ 6
The joint angle loop gain unit that multiplies Kp, (5) is the multiplication result of the joint angle loop gain unit (4) Kp (θ ′ · r 1 −
The second addition point for calculating the algebraic difference between θ 1 ), Kp (θ′r 6 −θ 6 ) and the joint angular velocities 1 and 6, and (10) is the calculation result of the second addition point (5) ( Hereinafter referred to as a switching function) S 1 =
Kp (θ '・ r 1 −θ 1 ) −1 , S 6 ＝ Kp (θ ′ ・ r 6 −θ 6 )
-6 is a short step relay in which the output U changes according to 6 , and the short step relay (10) has a positive linear portion, a negative linear portion, and both linear portions as shown in the frame. Between the step portion where the output changes discontinuously between the two, and the steady positive value region where the output is a saturated positive value
The output U 1 and U 6 are generated by moving a signal consisting of a steady negative value region where the output has a constant saturated negative value around the output average value. Further, (11) is a compensating circuit for compensating the phase delay of the motor current, and (12) is calculating the algebraic sum of the control signals U 1 , U 6 and the output signals Uc 1 , Uc 6 of the compensating circuit (11). Is a third addition point for finally calculating target current values I 1 and I 6 for driving a servo motor (18) described later.
次に、（18）はコイルインダクタンスL1,L6,内部抵抗
R1,R6,トルク定数K1,K6を有するVR可変形のステッピン
グモータからなるサーボモータであって、該サーボモー
タ（18）は、第１図に示すように、回転速度に対して
２次関数的にトルクが減小するようなトルク特性を有し
ている。また、（14）は、上記サーボモータ（18）の目
標電流値I1,I6およびタコジェネレータ（VS）で検出さ
れたサーボモータ（18）の回転速度（角速度）1,６
に基づき、PWM方式により、サーボモータ（18）を制御
するためのパルス状制御信号を出力するマイクロコンピ
ュータ、（15）は該マイクロコンピュータ（14）のパル
ス信号に応じて、サーボモータ（18）の制御電流を出力
するトランジスタ装置である。Next, (18) is the coil inductance L 1 , L 6 , internal resistance
A servomotor comprising a VR variable-type stepping motor having R 1 , R 6 , and torque constants K 1 , K 6 , wherein the servomotor (18) has a rotational speed as shown in FIG. It has a torque characteristic such that the torque decreases quadratically. Further, (14) is the target current values I 1 , I 6 of the servo motor (18) and the rotational speeds (angular speeds) 1 , 6 of the servo motor (18) detected by the tacho generator (VS).
Based on the PWM method, a microcomputer that outputs a pulse-shaped control signal for controlling the servo motor (18), (15) is a servo motor (18) corresponding to the pulse signal of the microcomputer (14). It is a transistor device that outputs a control current.
そして、（Ｆ）はアームの対応する関節の位置を制御す
る関節ダイナミックスであって、該関節ダイナミックス
（Ｆ）は、上記サーボモータ（18）のトルクを関節の角
角速度1,６に変換する慣性モーメント要素（19）
と、該慣性モーメント要素（19）の角加速度1,６を
積分して関節の角速度1,６を得る第１積分要素（2
0）と、該第１積分要素（20）の角速度1,６を積分
して関節角度θ1,θ２を得る第２積分要素（21）とから
なり、該各第２積分要素（21）の出力値である関節角度
θ１〜θ６はそれぞれアーム（22）に入力されて、三次
元座標系（X,Y,Z）に変換されるようになされている。Further, (F) is a joint dynamics for controlling the position of the corresponding joint of the arm, and the joint dynamics (F) converts the torque of the servo motor (18) into angular angular velocities 1 and 6 of the joint. Moment of inertia element (19)
And a first integral element (2) for integrating the angular accelerations 1 and 6 of the moment of inertia element (19) to obtain the angular velocities 1 and 6 of the joint.
0) and a second integral element (21) for integrating the angular velocities 1 and 6 of the first integral element (20) to obtain joint angles θ 1 and θ 2 respectively. The second integral element (21) The joint angles θ 1 to θ 6, which are the output values of, are input to the arm (22) and converted into the three-dimensional coordinate system (X, Y, Z).
ここで、本発明の特徴として、上記プランナ（PL）で
は、以下のようにして、基本的な速度計画が立案され
る。Here, as a feature of the present invention, in the planner (PL), a basic speed plan is drafted as follows.
すなわち、第５図に示すごとく高速回転側で２次関数的
にトルクが減小するようなトルクＴ−速度特性を有す
るモータ（18）を使用する場合、トルクＴと角速度と
の関係を下記式 ＝（ω0/T0 2）（Ｔ−T0）（Ｔ＋T0） （１） （ただし、T0,ω０は、それぞれ特性曲線とＴ軸，θ１
軸との交点における値、つまりトルクＴおよび角速度
の最大値）で近似する。That is, when a motor (18) having a torque T-speed characteristic such that the torque decreases quadratically on the high speed rotation side as shown in FIG. 5, the relationship between the torque T and the angular speed is expressed by = (Ω 0 / T 0 2 ) (T−T 0 ) (T + T 0 ) (1) (where T 0 and ω 0 are the characteristic curve and the T axis, θ 1
The value at the intersection with the axis, that is, the maximum value of the torque T and the angular velocity) is approximated.
ここに、 Ｔ＝Ｉ・（Ｉは関節の慣性モーメント） であるから、結局次の方程式 ＝（T0/）（１−／ω０）1/2 （２） を得る。上記微分方程式をについて解くと、 ＝Ｋ・ω０・ｔ（１−Ｋ・t/4） （３） （ただし、Ｋ＝T0/I・ω０、ｔは時間である）となる。Since T = I · (I is the moment of inertia of the joint), the following equation is finally obtained: = (T 0 /) (1− / ω 0 ) 1/2 (2) When the above differential equation is solved, the following is obtained: = K · ω 0 · t (1-K · t / 4) (3) (where K = T 0 / I · ω 0 , t is time).
また、角加速度は ＝Ｋ・ω０（１−Ｋ・t/2） （４） となる。Further, the angular acceleration is: K · ω 0 (1-K · t / 2) (4)
第６図は、上記（４）式による角速度−時間ｔの関係
を示し、ゼロ点を通って時間ｔが2/Kの時に最大値をと
る放物線となる。FIG. 6 shows the relationship between the angular velocity and the time t according to the above equation (4), which is a parabola that takes the maximum value when the time t is 2 / K through the zero point.
また、モータ（18）のトルク特性が第７図実線に示すよ
うな場合、モータ（18）のトルクＴて角速度の関係を
近似的に直線とみなす（同図破線の直線）ことができる
ので、下記直線関数 ＝（ω0/T0）（T0−Ｔ） （５） により、トルク特性を近似する。すなわち、次の方程式 ＝−（Ｉ・ω0/T0）＋ω０ （６） を解くことになり、上記微分方程式をについて解く
と、 ＝ω０｛１−exp（−Ｋ・ｔ）｝ （７） を得る。Further, when the torque characteristic of the motor (18) is as shown by the solid line in FIG. 7, the relationship between the torque T of the motor (18) and the angular velocity can be approximately regarded as a straight line (the straight line of the broken line in the same figure). The torque characteristic is approximated by the following linear function = (ω 0 / T 0 ) (T 0 −T) (5). That is, the following equation =-(I · ω 0 / T 0 ) + ω 0 (6) is to be solved. Solving the differential equation above gives: = ω 0 {1-exp (-K · t)} ( 7) is obtained.
第８図は（７）式による角速度−時間ｔの関係を示
し、最終的に収束する値ω０に対して、時定数1/Kを有
するような立上がり特性を示すものとなる。なお、減速
時にも加速時の角速度の変化特性をそのまま使用する
ようにしている。FIG. 8 shows the relationship between the angular velocity and the time t according to the equation (7), and shows a rising characteristic having a time constant 1 / K with respect to the finally converged value ω 0 . The characteristic of change in angular velocity during acceleration is used as it is during deceleration.
以上のように、モータ（18）のトルク特性に応じて、放
物線状、直線状等の関数により加減速次の角速度変化特
性を近似させて速度計画を立案するようにしている。As described above, according to the torque characteristic of the motor (18), the angular velocity change characteristic after acceleration / deceleration is approximated by a function such as a parabolic shape or a linear shape, and a speed plan is drafted.
次に、第１図の特性を有するモータ（18）について、具
体的に速度計画を立案する方法を説明するに、まず、上
記モータの特性から使用するべき最大角速度ωmaxを定
め、その角速度ωmaxを定速部として選択する。そし
て、モータ（18）のトルク特性は放物線関数で近似され
角加速度の減小率は一定であるから、その減小率の値
をｋとし角加速度の初期値をa0とすると、一定角速度
ωmaxに達するまでの時間τは、 τ＝２ωmax/a0（２−ｋ） （８） となり、角速度の方程式は、 ＝ｋ・a0・t2/2τ＋a0・ｔ （９） となる。また、上記（９）式より、角加速度は ＝−ka0・t/τ＋a0 （10） となる。Next, for the motor (18) having the characteristics shown in FIG. 1, a method of specifically planning a speed plan will be described. First, the maximum angular velocity ωmax to be used is determined from the characteristics of the motor, and the angular velocity ωmax is determined. Select as the constant speed part. The torque characteristic of the motor (18) is approximated by a parabolic function and the reduction rate of the angular acceleration is constant. Therefore, if the reduction rate is k and the initial value of the angular acceleration is a 0 , the constant angular velocity ωmax The time τ required to reach is τ = 2ωmax / a 0 (2-k) (8), and the equation of angular velocity is: = k · a 0 · t 2 / 2τ + a 0 · t (9) Further, from the above equation (9), the angular acceleration is: −ka 0 · t / τ + a 0 (10)
つまり、ｔ秒後の移動距離ｆ（ｔ）は ｆ（ｔ）＝（−ka0/6）（t3/τ）＋（1/2）a0t2 （11） となって、一定速度に達するまでの移動距離は ｆ（τ）＝（−ka0/6＋a0/2）τ２（12） により求められる。すなわち、第２図上図実線（ｉ）に
示すような放物線状の角速度の変化特性と、第２図下
図実線（ii）に示すような角加速度の変化特性とが得
られることになる。That is, the moving distance f after t seconds (t) is f (t) = - becomes (ka 0/6) (t 3 / τ) + (1/2) a 0 t 2 (11), a constant velocity travel distance to reach the f (τ) = - is determined by (ka 0/6 + a 0 /2) τ 2 (12). That is, the change characteristic of the parabolic angular velocity as shown by the solid line (i) in the upper part of FIG. 2 and the change characteristic of the angular acceleration as shown by the solid line (ii) in the lower part of FIG. 2 are obtained.
また、減速時の角速度の変化特性も、上記加速時と同
様の（つまり対称的な）パターンで得られる。Also, the change characteristic of the angular velocity during deceleration can be obtained in the same (that is, symmetrical) pattern as during the acceleration.
以上により、加速と減速のパターンを同じとすると、速
度計画に基づく基本的な速度線図が求まることになる。
その場合、全移動距離をｌとすると、ｌ≧２・ｆ（τ）
のときには角速度が一定の定速部が存在し、第３図上
図に示すような角速度が放物線状に増加する加速部
（Ａ）と、一定の角速度ω０（＝ωmax）を示す定速部
（Ｂ）と、角速度が放物線状に減小する減速部（Ｃ）
とからなる速度計画線図となる。From the above, if the acceleration and deceleration patterns are the same, a basic velocity diagram based on the velocity plan can be obtained.
In that case, if the total movement distance is 1, then l ≧ 2 · f (τ)
There is a constant velocity part with a constant angular velocity when, and an acceleration part (A) where the angular velocity increases parabolically as shown in the upper diagram of FIG. 3, and a constant velocity part with a constant angular velocity ω 0 (= ωmax). (B) and a speed reducer (C) in which the angular velocity decreases parabolicly
The speed planning diagram consists of and.
ここで、定速部の期間tcは tc＝｛ｌ−２・ｆ（τ）｝／ωmax である。Here, the period t c of the constant velocity part is t c = {l−2 · f (τ)} / ωmax.
一方、ｌ≦２・ｆ（τ）のときには速度が一定の定速部
が存在せず、第３図下図に示すような加速部（Ａ′）と
減速部（Ｃ′）とからなる速度計画線図となる。On the other hand, when 1 ≦ 2 · f (τ), there is no constant speed part with a constant speed, and there is a speed plan consisting of an acceleration part (A ′) and a deceleration part (C ′) as shown in the lower diagram of FIG. It becomes a diagram.
したがって、上記実施例では、ロボットのアーム手先の
移動する軌跡を算出するとき、従来のように角加速度
を一律に一定とするのではなく、モータ（18）のトルク
特性に応じ、トルクの変化特性に対応する関数で近似し
た角速度変化を生ずるようにしているので、最適な速度
計画を立案することができる。従来のように、例えば加
速部の加速値を一定とする場合には、定速部つまり最大
角速度ωmax時におけるモータ（18）のトルクＴの限界
値から加速値が定まるので、第２図上図破線（ｉ）′の
ように小さな加速値に設定しなければならず、一定速度
ωmaxに達するまでの時間が図中のτ′となる。それに
対し、本発明では、加速時の角速度変化特性をモータ
（18）のトルク特性に対応する所定の関数で近似してい
るので、第２図上図の実線（ｉ）に示すように、低速側
では加速値が大きく高速側では加速値が小さくなるよう
に変化することになり、一定角速度ωmaxに達するまで
の時間を上記τ′よりも小さな値τに短縮することがで
きる。また、高速回転側でトルクの減小に応じて回転数
が減することになり、振動等の不安定な状態を生ずるこ
とがない。さらに、モータ（18）のトルク特性の有効利
用により、モータ容量を小形化することができる。Therefore, in the above embodiment, when the trajectory of the arm hand of the robot is calculated, the angular acceleration is not fixed uniformly as in the conventional case, but the torque change characteristic is changed according to the torque characteristic of the motor (18). Since an angular velocity change approximated by a function corresponding to is generated, an optimal velocity plan can be drafted. As in the conventional case, for example, when the acceleration value of the acceleration unit is constant, the acceleration value is determined from the limit value of the torque T of the motor (18) at the constant speed unit, that is, at the maximum angular velocity ωmax. It is necessary to set a small acceleration value as indicated by the broken line (i) ', and the time until the constant speed ωmax is reached is τ'in the figure. On the other hand, in the present invention, the angular velocity change characteristic at the time of acceleration is approximated by a predetermined function corresponding to the torque characteristic of the motor (18), and therefore, as shown by the solid line (i) in FIG. On the side, the acceleration value is large and on the high speed side, the acceleration value is small, and the time until reaching the constant angular velocity ωmax can be shortened to a value τ smaller than τ ′. Further, the number of rotations is reduced on the high-speed rotation side according to the reduction of the torque, so that an unstable state such as vibration does not occur. Further, by effectively utilizing the torque characteristics of the motor (18), the motor capacity can be reduced.
加えて、従来の方法では、ロボットのアーム手先の移動
距離が短い場合、移動時間を短縮する目的で、加速値を
長距離時よりも大きく設定するなどの調節を頻繁に行う
必要があったが、本発明では、移動距離の長短に拘らず
一定のパターンをそのまま使用して速度計画を立案する
ことができ、簡易に制御を行うことができるなど、ロボ
ットの総合性能を向上させることができる。In addition, in the conventional method, when the moving distance of the arm end of the robot is short, it is necessary to frequently make adjustments such as setting an acceleration value larger than that for a long distance in order to shorten the moving time. In the present invention, it is possible to improve the overall performance of the robot, such that a constant pattern can be used as it is regardless of the length of the movement distance to make a speed plan, and control can be easily performed.
なお、上記実施例では、モータ（18）のトルク特性を２
次関数（放物線）で近似した場合について速度計画線図
の作成方法を説明したが、上記直線関数による近似の場
合や、その他モータ（18）のトルク特性に応じた所定の
関数で近似した場合についても、基本的な速度計画を立
案して同様の効果を発揮することができる。In the above embodiment, the torque characteristic of the motor (18) is set to 2
The method of creating the velocity planning diagram was explained for the case of approximation with the next function (parabola), but for the case of approximation by the above linear function or other predetermined function according to the torque characteristics of the motor (18). However, a similar speed plan can be formulated to achieve the same effect.
（発明の効果） 以上説明したように、本発明のロボット制御方法によれ
ば、ロボットのアーム手先の運動を制御する場合、ロボ
ットのアーム手先が移動すべき経路に対応して、モータ
のトルク特性を関数で近似し、この関数に沿ってモータ
の加減速パターンを導き出して速度計画を立案し、該沿
度計画に基づきモータの回転速度を加減速制御するよう
にしたので、振動等の不安定状態の発生を防止しながら
移動時間の短縮、モータの小形化、制御の簡易化などを
図ることができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the robot control method of the present invention, when controlling the motion of the arm end of the robot, the torque characteristic of the motor corresponds to the path along which the arm end of the robot should move. Is approximated by a function, a motor acceleration / deceleration pattern is derived along this function to create a speed plan, and the motor rotation speed is controlled based on the acceleration plan. It is possible to reduce the movement time, reduce the size of the motor, and simplify the control while preventing the occurrence of the state.
第１図〜第８図は本発明の実施例を示し、第１図はモー
タのトルク特性を示す図、第２図上図はモータのトルク
特性に対応した速度計画線図、第２図下図はその速度計
画線図に対応する加速度の変化特性図、第３図上図およ
び下図はそれぞれ定速部が存在するときおよび存在しな
いときの基本的な速度計画線図のパターンを示す図、第
４図は制御装置の全体構成を示すブロック図、第５図は
モータのトルク減小特性に応じた２次関数による近似の
説明図、第６図は放物線近似によるロボットの速度変化
特性図、第７図はモータのトルク減小特性に応じた直線
関数による近似の説明図、第８図は該直線近似によるロ
ボットの速度変化特性図である。第９図は従来の方法に
よる制御時の速度計画線図である。 （18）……サーボモータ、（23）……サーボ制御装置、
（PL）……プランナ。1 to 8 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a diagram showing torque characteristics of a motor, FIG. 2 upper diagram is a speed plan diagram corresponding to motor torque characteristics, and FIG. 2 lower diagram. Is a change characteristic diagram of acceleration corresponding to the velocity planning diagram, and the upper and lower diagrams of FIG. 3 show basic patterns of the velocity planning diagram with and without the constant velocity part, respectively. FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the control device, FIG. 5 is an explanatory diagram of approximation by a quadratic function according to the torque reduction characteristic of the motor, and FIG. 6 is a velocity change characteristic diagram of the robot by parabolic approximation. FIG. 7 is an explanatory diagram of approximation by a linear function according to the torque reduction characteristic of the motor, and FIG. 8 is a velocity change characteristic diagram of the robot by the linear approximation. FIG. 9 is a speed planning diagram during control by the conventional method. (18) …… Servo motor, (23) …… Servo control device,
(PL) …… Planner.
Claims (1)
性を有する関節駆動用モータの加減速を制御して、少な
くとも停止状態から所定速度に達するまでの加速部及び
所定速度から停止するまでの減速部を有するようロボッ
トの動作を制御するロボット制御方法であって、 上記加速部及び減速部では、上記モータのトルク特性を
所定の関数関係式で近似し、この関数関係式に沿って上
記モータの加減速パターンを導き出してロボットの速度
計画を立案し、該速度計画に基づきモータの回転速度を
調節して、アーム手先の運動を制御することを特徴とす
るロボットの制御方法。Claim: What is claimed is: 1. Acceleration / deceleration of a joint drive motor having a characteristic of decreasing torque as the number of revolutions increases is controlled so that at least an acceleration unit from a stopped state to a predetermined speed and a stop from a predetermined speed are stopped. A robot control method for controlling the operation of a robot having a deceleration part, wherein in the acceleration part and the deceleration part, torque characteristics of the motor are approximated by a predetermined functional relational expression, and the motor The method for controlling the robot is characterized in that the acceleration / deceleration pattern is derived to create a speed plan of the robot, the rotation speed of the motor is adjusted based on the speed plan, and the motion of the arm hand is controlled.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299504A JPH07120215B2 (en) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | Robot control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299504A JPH07120215B2 (en) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | Robot control method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01140310A JPH01140310A (en) | 1989-06-01 |
| JPH07120215B2 true JPH07120215B2 (en) | 1995-12-20 |
Family
ID=17873438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62299504A Expired - Lifetime JPH07120215B2 (en) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | Robot control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07120215B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009098786A (en) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | Control device for mechanical system |
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1987
- 1987-11-27 JP JP62299504A patent/JPH07120215B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2009098786A (en) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | Control device for mechanical system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH01140310A (en) | 1989-06-01 |
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